模糊数学结合正交实验优化孜然风味烘烤花生配方

孙婷 吴卫国 廖卢艳

摘要：我国花生休闲食品以烘烤花生为主，其产品种类较稀少。为丰富烘烤花生的种类，开发了一种以小茴香、迷迭香、八角、孜然、食用盐、白砂糖为主要调料的孜然风味烘烤花生产品。以模糊数学感官评价结果为指标，着重考察孜然、食用盐、白砂糖对孜然风味烘烤花生感官品质的影响。采用正交试验设计优化孜然风味烘烤花生的调味液配方。结果表明，最佳配方为在1 000 mL水中加入4 g小茴香、2 g迷迭香、4 g八角、40 g孜然、24 g食用盐、28 g白砂糖，将其煮至800 mL时加入100 g花生蒸煮浸泡入味。此条件下生产的孜然风味烘烤花生口感醇香浓郁，咸甜适中，孜然风味极其浓郁，其综合模糊数学感官评分为84.88分。该研究可为孜然风味烘烤花生的生产提供一定的理论依据。

关键词：孜然风味；烘烤花生；模糊数学；正交试验

中图分类号：TS207.3      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）04-0104-05

Optimization of Formula of Cumin-Flavor Baked Peanuts by Fuzzy

Mathematics Combined with Orthogonal Test

SUN Ting， WU Wei-guo*， LIAO Lu-yan

（School of Food Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）

Abstract： In China， peanut leisure food mainly includes baked peanuts， and the product types are relatively rare. In order to enrich the types of baked peanuts， a cumin-flavor baked peanut product with fennel， rosemary， star anise， cumin， salt and white granulated sugar as the main seasonings is developed. With fuzzy mathematics sensory evaluation results as the indexes， the effects of cumin， salt and white granulated sugar on the sensory quality of cumin-flavor baked peanuts are investigated. Orthogonal test is used to design and optimize the formula of flavoring liquid of cumin-flavor baked peanuts. The results show that the optimal formula is as follows： 4 g fennel， 2 g rosemary， 4 g star anise， 40 g cumin， 24 g salt and 28 g white granulated sugar are added into 1 000 mL water， and when the water is boiled to 800 mL， add 100 g peanuts， boil and soak the peanuts to make them tasty. The cumin-flavor baked peanuts produced under these conditions have mellow and rich taste， moderate saltiness and sweetness， and extremely rich cumin flavor. The comprehensive fuzzy mathematics sensory score is 84.88 points. This study can provide a theoretical basis for the production of cumin-flavor baked peanuts.

Key words： cumin flavor; baked peanuts; fuzzy mathematics; orthogonal test

收稿日期：2023-09-14

作者簡介：孙婷（1999—），女，硕士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：吴卫国（1968—），男，教授，博士，研究方向：粮食、油脂与植物蛋白工程。

花生俗称落花生，富含脂肪、蛋白质和碳水化合物，具有很高的营养价值[1]。虽然花生实际上是豆类，但由于其与坚果具有相似的特性，它们在营养上与坚果归为一类，并且是单不饱和脂肪、叶酸、维生素E、镁、钾、精氨酸、纤维和多酚的来源[2-3]。花生中所含引起腹胀的物质及抗营养因子较少，烘烤后能产生令人愉快的浓郁香味[4]，还可以降低花生的致敏性[5-6]。烘烤花生是目前市面上最常见、最受喜爱的花生类坚果，食用坚果有助于提高人的认知能力[7-8]。采用不同的香辛料作为调味液的佐料可制成不同风味的烘烤花生。袁菊如等[9]选用辣椒、花椒、香兰素等为佐料，制成麻、辣、咸等口味的香酥多味花生。詹元成[10]采用胡椒、八角、蒜头、炼乳香精等生产出盐酥花生产品。

孜然作为常见的香辛料，广泛用于食品调味中，但在烘烤花生中还没有孜然风味的花生，因此本研究以模糊数学感官评价结果为指标，着重考察孜然、食用盐、白砂糖对孜然风味烘烤花生感官品质的影响。采用正交试验法设计优化孜然风味烘烤花生的调味液配方，为孜然风味烘烤花生的加工及开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

東北四粒红花生：淘宝五味谷东北特产店；食用盐：湖南省湘澧盐化有限责任公司；自来水：湖南省长沙市芙蓉区居民用水；白砂糖：广西博庆食品有限公司；孜然、小茴香、迷迭香、八角：均购自湖南省长沙市高桥建材市场。

1.2 仪器设备

220 V-1 kW万用电子炉 兴化市沪兴电热电器厂；石棉网、电子天平 宁波金诺天平仪器有限公司；WGL-230B电热鼓风干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司；1 000 mL烧杯 四川蜀玻（集团）有限责任公司；网格烤盘：自制。

1.3 方法

1.3.1 孜然风味烘烤花生工艺流程

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 原料分选

以东北四粒红花生为原料，挑选出100 g颗粒饱满、无霉变的花生。

1.3.2.2 调味液制备

在1 000 mL烧杯中加入1 000 mL水，加入以4 g小茴香、2 g迷迭香、4 g八角以及不同添加量的孜然组成的料包，将水煮沸至800 mL，加入不同配比的食用盐和白砂糖。

1.3.2.3 蒸煮、浸泡

在煮好的调味液中加入清洗好的100 g花生，先蒸煮10 min，关火，再浸泡30 min。

1.3.2.4 烘烤

将入味完成的花生放入烘箱中，75 ℃烘烤4 h，105 ℃烘烤4 h，115 ℃烘烤30 min。

1.3.2.5 包装

将冷却好的花生装入自封袋中保存，即得到产品。

1.4 感官评价方法

感官评价方法广泛应用于工业和学术研究中[11]。感官评价方法参考国标GB 22165—2008。感官评价标准见表1。

1.5 模糊数学模型的建立

由于感官评价的个体评价具有较高的主观性，为减少数据的主观性[12]，本研究在感官评价环节中采用模糊数学感官评价法，成立一个由10名实验室学生组成的感官评价小组，其指标是孜然风味烘烤花生的香味、滋味、口感和壳色。参考前人的研究[13-15]选取试验研究样品为评价对象，以孜然味花生的香味、滋味、口感和壳色作为评价因素组建模糊数学感官评价因素、评价等级和评价权重。

评价因素是指影响孜然风味烘烤花生感官评价结果的4个因素，即Y=（y1，y2，y3，y4）[16-17]，其中y1表示香味，y2表示口感，y3表示滋味，y4表示壳色。

评价等级是将得到的产品分为4个等级，U=（u1，u2，u3，u4）=（优，良，中，差），其中优为90分，良为80分，中为70分，差为60分[18]。

评价权重是各评价因素在总体中的重要程度。评价权重采用二元比较法测定孜然花生的权重因子W[19]，由10名经过感官评定培训的食品专业评价人员对香味、口感、滋味、壳色4项感官指标进行确定。逐一比较两个因素，评估者认为重要的得1分，认为次要的得0分。如果根据实际情况，某一特定因素不合理，则该重要因素将被计算为1分，姬长英[20]研究表明这是必要的，统计结果见表2。W=（w1，w2，w3，w4）=（0.20，0.31，0.32，0.17），其中w1表示香味，w2表示口感，w3表示滋味，w4表示壳色。

1.6 单因素试验

基于预试验，着重考察孜然、食用盐、白砂糖对孜然风味烘烤花生感官品质的影响。通过单因素试验和正交试验对孜然风味烘烤花生的调味液配方进行优化，确定最佳的调味液配方。

以4 g小茴香、2 g迷迭香、4 g八角、45 g孜然、22 g食用盐、24 g白砂糖为基础调味液配方，通过改变孜然添加量、食用盐添加量和白砂糖添加量，结合模糊数学感官评价结果，确定正交试验各因素的水平，再以这3个因素作为考察因素设计三因素三水平的正交试验，确定最佳的调味液配方。

1.6.1 孜然添加量对孜然风味烘烤花生感官评分的影响

考察孜然添加量（35，40，45，50，55 g）对产品感官评分的影响。

1.6.2 食用盐添加量对孜然风味烘烤花生感官评分的影响

考察食用盐添加量（18，20，22，24，26 g）对产品感官评分的影响。

1.6.3 白砂糖添加量对孜然风味烘烤花生感官评分的影响

考察白砂糖添加量（20，22，24，26，28 g）对产品感官评分的影响。

1.7 正交试验

在单因素试验的基础上，确定孜然添加量、食用盐添加量、白砂糖添加量的因素水平，建立正交试验因素水平表，见表3。

1.8 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2016、Origin 2022、SPSS进行分析处理和绘图。

2 结果与分析

2.1 模糊矩阵的建立及评价结果

模糊数学模型的结构：Xj=W·Aj，其中Xj表示模糊数学感官评价的结果；W表示不同因素的评价权重；Aj表示每个样本的模糊评价矩阵。然后通过模糊数学模型得到模糊数学综合评分Sj=U·Xj，其中模糊矩阵Aj为样品各因素的等级评价人数/总人数[21]。

根据感官评价表（见表1）以及模糊数学感官模型，得到孜然风味花生的模糊数学综合评分[22]。以1.6.1孜然添加量单因素中1号样品的模糊数学感官评分为例（见表4），其香味评价结果为1人评定优，4人评定良，3人评定中，2人评定差。X香味=（0.1，0.4，0.3，0.2），同理依次可得X口感=（0.2，0.6.0.1，0.1），X滋味=（0.3，0.4，0.3，0），X壳色=（0，0.4，0.3，0.3），得到1号样品的模糊矩阵：

A1=

0.10.40.30.2

0.20.60.10.1

0.30.40.30

00.40.30.3

。

其模糊数学感官评分为X1=W·A1=（0.20，0.31，0.32，0.17）×

0.10.40.30.2

0.20.60.10.1

0.30.40.30

00.40.30.3

=（0.18，0.46，0.24，0.12）。

由综合感官评分公式Sj =Xj ·U得到1号样品的综合感官评分S1=X1·U=（0.18，0.46，0.24，0.12）×90807060=76.96。

按照该计算步骤可得到其他样品的综合感官评分。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 孜然添加量对花生感官评分的影响

由图1可知，孜然添加量对孜然风味烘烤花生的感官评分有显著影响，随着孜然添加量的增加，孜然风味烘烤花生的感官评分逐渐升高。当孜然添加量为45 g时，感官评分达到最大值，此时孜然风味烘烤花生具有最浓郁、最和谐的孜然风味。继续增加孜然添加量，感官评分急剧下降，风味和口感不协调。因此，后续选择孜然添加量40，45，50 g进行正交试验。

2.2.2 食用盐添加量对花生感官评分的影响

由图2可知，随着食用盐添加量的增加，孜然风味烘烤花生的感官评分呈现先上升后下降的趋势。当食用盐添加量为22 g时，感官评分达到最大值，此时孜然风味烘烤花生的风味最和谐。当食用盐添加量与白砂糖添加量搭配不协调时，花生整体滋味会呈现极度不协调。当食用盐添加量过少时，花生口感整体偏甜，因此食用盐添加量应该控制在22～26 g之间，后续选择食用盐添加量22，24，26 g进行正交试验。

2.2.3 白砂糖添加量对花生感官评分的影响

由图3可知，随着白砂糖添加量的增加，孜然风味烘烤花生的感官评分先上升后下降。当白砂糖添加量为26 g时，感官评分达到最大值，此时孜然风味烘烤花生的总体味道和口感最协调。随着白砂糖添加量的不断增加，感官评分呈下降趋势。然而，当白砂糖添加量和最佳食用盐添加量相同时，感官评分低于添加28 g白砂糖时。由此可知，食用盐和白砂糖的比例应该是白砂糖多于食用盐，因此，白砂糖添加量应该控制在24～28 g之间。因此，后续选择白砂糖添加量24，26，28 g进行正交试验。

2.3 正交试验设计及结果分析

在單因素试验的基础上，结合正交试验结果，对孜然花生的综合试验结果进行了分析，见表5。

正交试验结果表明，孜然风味烘烤花生的最佳工艺配方为A1B2C3，即孜然40 g、食用盐24 g、白砂糖28 g。在3个因素中，对复合结果的影响顺序为A>C>B，这意味着孜然添加量对复合结果的影响最大，其次是白砂糖添加量，最后是食用盐添加量。

2.4 最佳工艺配方试验条件验证

在优化的配方和工艺条件下（添加孜然40 g、食用盐24 g、白砂糖28 g），对孜然风味花生进行了综合评价验证试验，3组平行试验结果见表7。

由表7可知，在最佳工艺条件下制备的孜然风味花生的综合评分优于正交试验中的所有试验方案，数据稳定。

3 结论

烘烤花生作为目前国内外市场上最受欢迎的花生休闲食品，其风味种类较少，目前市面上常见的多为咸干花生、蒜香花生、奶香花生等，而其风味区别主要在于调味液配方的不同。由于现在市场上缺少新型风味花生，因此研发出一款不同于市面上现有风味的花生可促进花生休闲食品的发展。本研究基于此，采用模糊数学方法并结合正交试验设计对孜然风味花生配方进行了优化[23]。结果表明，不同因素对孜然花生感官评分的影响顺序为孜然添加量＞白砂糖添加量＞食用盐添加量。优化得到的孜然风味花生配方为孜然添加量40 g、食用盐添加量24 g、白砂糖添加量28 g，此条件下生产的孜然风味花生孜然风味浓郁，咸甜适宜，综合感官评分为84.88分。

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